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Une esquisse simple, pleinement contrainte.‎

L'atelier Sketcher permet de créer des géométries 2D nommées esquisses, qui seront principalement utilisées par l'Atelier PartDesign, mais potentiellement par d'autres ateliers tels que l'atelier Architectural. En général, l'esquisse est le point de départ de la plupart des modèles de CAO - une esquisse simple peut être 'extrudée' en une forme 3D, une autre esquisse peut être créée pour creuser une cavité à la surface de cette forme, ou encore générer une extrusion. Avec les opérations booléennes, l'atelier Sketcher est au cœur de la conception 3D solide.

L'atelier Sketcher met à l'avant les contraintes, qui permettent de définir des formes 2D selon des critères géométriques précis. Un solveur mathématique calcule le niveau de contrainte de l'esquisse et permet l'exploration interactive des degrés de liberté.

Ici un exemple d'utilisation du sketcner Patte à l'aide du sketcher, Création d'une cavité dans la Patte


Les principes de l'esquisse contrainte

Pour décrire comment fonctionne l'atelier Sketcher, il est utile de le comparer avec la méthode « traditionnelle » du dessin.

Dessin traditionnel

La méthode traditionnelle du DAO hérite de la technique de la planche à dessin. Des vues orthogonales sont dessinées manuellement afin de produire des dessins techniques (aussi appelés plans). Les éléments sont dessinées précisément à leur taille réelle (ou à l'échelle). Si vous voulez dessiner une ligne horizontale de 100mm de longueur débutant aux coordonnées (0,0), il faut activer l'outil ligne, cliquer à l'écran ou saisir au clavier les coordonnées du premier point, puis faire une second clic ou saisir les coordonnées du second point, soit (0,100). Ou encore, vous pouvez dessiner la ligne sans vous soucier de sa position, pour la déplacer ensuite. Lorsque vous avez terminé votre dessin, vous ajoutez les cotes.

L'esquisse contrainte

Le Sketcher s'éloigne de cette logique. Les objets n'ont pas à être dessinés aux dimensions exactes que vous planifiez, puisqu'ils seront définis ultérieurement par des contraintes. Ils peuvent être dessinées librement, et tant qu'ils ne sont pas contraints, ils peuvent être manipulés et modifiés. Ces objets en quelque sorte flottent et peuvent être déplacés, étirés, pivotés, redimensionnés, etc. Ceci permet une très grande souplesse au processus de conception.

Que sont les contraintes ?

Les contraintes sont utilisées pour limiter les degrés de liberté d'un objet. Par exemple, une ligne sans contrainte a 4 degrés de liberté (abréviation française "DDL", et anglaise "DOF") : elle peut être déplacée horizontalement ou verticalement, étirée, subir une rotation.

L'application d'une contrainte horizontale ou verticale, ou une contrainte d'angle (par rapport à une autre ligne ou à l'un des axes), limitent la capacité de rotation, la laissant ainsi avec 3 degrés de liberté.
Le verrouillage d'un de ses points par rapport à l'origine va encore supprimer 2 degrés de liberté.

Et, l'application d'une contrainte de dimension va supprimer le dernier degré de liberté. La ligne est alors considérée comme entièrement contrainte.

De nombreux objets peuvent être contraints entre eux. Deux lignes peuvent être reliées par un de leurs points de contrainte par un point coïncidant.
Les angles peuvent être définis entre eux, ou ils peuvent être définis perpendiculairement. Une ligne peut être tangente à un cercle ou un arc et ainsi de suite. Un dessin complexe avec plusieurs objets aura un nombre de solutions différentes, et le rendre entièrement contraint signifie qu'une seule des solutions possibles a été réalisée sur la base des contraintes appliquées.

Il existe deux types de contraintes : géométriques et dimensionnelles. Elles sont détaillées dans les sections d''outils' ci-dessous.

L'usage approprié du Sketcher

Le Sketcher n'est pas destiné à la réalisation de plans 2D. Une fois que le croquis a été utilisé pour générer un solide, il est automatiquement caché. Les contraintes sont uniquement visibles en mode édition.

Si vous n'avez besoin que de produire des vues 2D pour l'impression, et n'avez pas besoin de créer de modèles 3D, consultez le module Planche à dessin (Draft) (et gardez à l'esprit que la planche à dessin (Draft) peut également être utilisée pour créer des formes géométriques en 2D qui ne sont pas encore disponibles dans le Sketcher, comme des courbes B-splines ou des polygones).

Processus d'esquisse

Une esquisse est toujours en deux dimensions (2D). Pour créer un solide, on crée une esquisse 2D d'une aire simple fermée et on lui applique une extrusion ou une révolution pour lui ajouter la troisième dimension.

Si l'esquisse possède des segments qui se croisent, ou un point non directement positionné sur un segment, ou encore des écarts entre des points terminaux ou des segments adjacents, l'extrusion ou la pièce de révolution ne créera pas un solide. Cette règle ne s'applique pas aux Géométries de Construction (en bleu).

A l'intérieur d'une aire fermée, nous pouvons avoir des aires indépendantes. Celles-ci deviendront des vides lorsque le solide 3D sera généré.

Les outils

Les outils Atelier Esquisse sont tous situés dans le menu Sketch qui s'affiche lorsque vous chargez votre plan de travail.

Géométries d'esquisse

Ces outils permettent de créer des objets.

  • Sketcher CreatePoint.png Point : dessine un point.
  • Sketcher Line.png Ligne : dessine une ligne entre 2 points.
  • Sketcher Arc.png Arc : dessine un segment d'arc à partir du centre, rayon, angle de départ et angle d'arrivée.
  • Sketcher CreateArc3Point.png Arc par 3 points : dessine un arc de cercle sur deux points et un troisième point pour la circonférence.
  • Sketcher Circle.png Cercle : dessine un cercle à partir de son centre et du rayon.
  • Sketcher CreateCircle3Point.png Cercle par 3 points : dessine un cercle à partir de trois points.
  • Sketcher Conics.png Sections coniques :
    • Sketcher CreateEllipse.png Ellipse : dessine une ellipse à partir du centre, d'un point sur le grand rayon et d'un point sur le petit rayon. (v0.15)
    • Sketcher CreateEllipse 3points.png Ellipse par 3 points : dessine une ellipse à partir du grand diametre (2 points) et d'un point sur le petit rayon. (v0.15)
    • Sketcher Elliptical Arc.png Arc d'ellipse : dessine une ellipse à partir du centre, d'un point sur le grand rayon, avec un point de départ et un point d'arrivée. (v0.15)
    • Sketcher Hyperbolic Arc.png Arc d'hyperbole : dessine un arc d'hyperbole. (v0.17)
    • Sketcher Parabolic Arc.png Arc of parabola: dessine un arc de parabole. (v0.17)
  • Sketcher CreatePolyline.png Polyligne : dessine une ligne composée de plusieurs segments connectés entre eux.
  • Sketcher CreateRectangle.png Rectangle : dessine un rectangle à partir de 2 points opposés.
  • Sketcher CreateTriangle.png Triangle : dessine un triangle équilatéral inscrit dans un cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreateSquare.png Carré : dessine un carré inscrit dans un cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreatePentagon.png Pentagone : dessine un pentagone régulier inscrit dans un cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreateHexagon.png Hexagone : dessine un hexagone régulier inscrit dans un cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreateHeptagon.png Heptagone : dessine un heptagone régulier inscrit dans un cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreateOctagon.png Octogone : dessine un octogone régulier inscrit dans un cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreateSlot.png Clavette : dessine une clavette de type A en entrant le centre du demi-cercle, le point pour le rayon et le point final du deuxième demi-cercle. (v0.15)
  • Sketcher CreateFillet.png Congé : crée un congé entre deux lignes connectées en un point. Sélectionnez les deux lignes, ou cliquez sur le sommet commun, puis activez l'outil.
  • Sketcher Trimming.png Ajuster : ajuste une ligne, un cercle ou un arc par rapport à l'emplacement du clic.
  • Sketcher External.png Géométrie externe : crée une arête liée à une géométrie externe.
  • Sketcher AlterConstruction.png Mode Construction : bascule un élément vers / depuis le mode construction. Les éléments de construction (en bleu) sont ignorés lors d'une opération de géométrie 3D (obsolète, version 0.15).
  • Sketcher ToggleConstruction.png Mode Construction : bascule les éléments vers / depuis le mode Construction. Dans FreeCAD v0.16, il a été ajouté la possibilité de créer une géométrie directement dans le Mode Construction, et l'icone a été changée. Le fait de sélectionner une géométrie existante et de cliquer sur cet outil bascule la géométrie en mode Construction. Dans FreeCAD v0.16, quand on clique sur cet outil alors qu'aucune géométrie n'est sélectionnée, cela change le mode pour les prochains objets à créer (Normal / Construction).

Contraintes d'esquisse

Les contraintes sont utilisées pour définir des règles entre les éléments d'esquisse et pour verrouiller l'esquisse le long des axes vertical et horizontal.

Non associées à des données numériques

  • Constraint PointOnPoint.png Coïncident : crée une contrainte coïncidente (point sur point) entre deux sommets sélectionnés.
  • Constraint PointOnObject.png Point sur objet : crée une contrainte point-sur-objet sur les éléments sélectionnés. L'un des éléments doit être un sommet, l'autre une ligne, un arc ou un cercle.
  • Constraint Vertical.png Vertical : crée une contrainte de verticalité sur les lignes ou segments de polylignes sélectionnés. Plus d'un élément peut être sélectionné.
  • Constraint Horizontal.png Horizontal : crée une contrainte d'horizontalité sur les lignes ou segments de polylignes sélectionnés. Plus d'un élément peut être sélectionné.
  • Constraint Parallel.png Parallèle : crée une contrainte de parallélisme entre deux lignes sélectionnées.
  • Constraint Perpendicular.png Perpendiculaire : crée une contrainte de perpendicularité entre deux lignes sélectionnées.
  • Constraint Tangent.png Tangente : crée une contrainte de tangence entre deux éléments sélectionnés, ou de colinéarité entre deux lignes.
  • Constraint EqualLength.png Égalité : crée une contrainte d'égalité entre au moins deux éléments sélectionnés. Contraindra la longueur pour des lignes et le rayon pour des cercles et des arcs.
  • Constraint Symmetric.png Symétrie : crée une contrainte symétrique entre deux points par rapport à une ligne.

Associées à des données numériques

Pour ces contraintes vous pouvez utiliser une expression. Les données peuvent prendre la forme d'une feuille de calcul de l'atelier Spreadsheet.

  • Sketcher ConstrainLock.png Fixe : crée une contrainte fixe sur le sommet sélectionné en ajoutant des dimensions horizontale et verticale relatives à l'origine (les dimensions peuvent être éditées par la suite).
  • Constraint HorizontalDistance.png Distance horizontale : fixe la distance horizontale entre deux sommets ou extrémités de ligne. Si un seul élément est sélectionné, la distance sera relative à l'origine.
  • Constraint VerticalDistance.png Distance verticale : fixe la distance verticale entre deux sommets ou extrémités de ligne. Si un seul élément est sélectionné, la distance sera relative à l'origine.
  • Constraint Length.png Longueur : fixe la longueur d'une ligne sélectionnée, ou la distance entre une ligne et un point. La distance sera perpendiculaire à la ligne.
  • Constraint Radius.png Rayon : crée une contrainte radiale sur un arc ou un cercle sélectionné en ajoutant un rayon. Cette dimension pourra être éditée par la suite.
  • Constraint InternalAngle.png Angle Interne : crée une contrainte d'angle interne entre deux lignes sélectionnées.
  • Constraint SnellsLaw.png Loi de Snell : contraint deux lignes à respecter une loi de réfraction simulant la trajectoire de la lumière à travers une interface. (v 0.15)
  • Constraint InternalAlignment.png Alignement Interne : aligne les éléments selectionnés à la forme sélectionnée (par exemple, contraint une ligne à devenir le grand axe d'une ellipse).
  • Sketcher ToggleConstraint.png Basculement de Contrainte : bascule la barre d'outils ou les contraintes sélectionnées vers / depuis le Mode Référence. v0.16

Autres

  • Sketcher NewSketch.png Nouvelle Esquisse : crée une nouvelle esquisse sur un plan ou une face sélectionnée. Si rien n'est sélectionné, le plan XY sera utilisé par défaut.
  • Sketcher ViewSketch.png Vue de l'Esquisse : définit l'affichage de l'objet perpendiculairement au plan de l'esquisse.
  • Valider l'Esquisse : vérifier la tolérance des différents points et les faire correspondre entre eux.
  • Sketcher MirrorSketch.png Esquisse miroir : crée une esquisse mirroir selon l'axe X, l'axe Y ou l'origine. [v 0.16]


  • Sketcher CloseShape.png Fermer la forme : ferme une forme en appliquant des contraintes coïncidentes aux points d'arrivée. v 0.15
  • Sketcher ConnectLines.png Connecter les côtés : connecte les éléments de l'esquisse en appliquant des contraintes coïncidentes aux points d'arrivée. v 0.15
  • Sketcher Element Ellipse All.png Montrer / Cacher une géometrie interne : recrée / supprime la géométrie inutile alignée à la géométrie interne de l'élément sélectionné (s'applique uniquement à l'ellipse pour le moment). v 0.15
  • Sketcher Symmetry.png Symétrie : crée une copie symétrique par rapport à une ligne donnée. [v 0.16]
  • Sketcher Clone.png Clone : clone un élément de l'esquisse. [v 0.16]
  • Sketcher Copy.png Copie : copie un élément de l'esquisse. [v 0.16]


Bonnes pratiques

Chaque utilisateur de CAO développe sa propre philosophie au cours de son travail, mais il y a quelques principes généraux utiles à suivre.

  • Une série d'esquisses simples est plus facile à gérer qu'une seule esquisse complexe. Par exemple, la première esquisse peut être créée pour la fonction de base 3D (soit une extrusion ou une révolution), tandis que la seconde peut contenir des découpes ou des cavités (poches). Certains détails peuvent être laissés de côté pour être réalisés plus tard avec des fonctions 3D. Vous pouvez aussi éviter les congés dans votre croquis, s'il y en a un trop grand nombre et les ajouter plus tard en tant que fonctions 3D.
  • Toujours créer un profil fermé, sinon votre esquisse ne produira pas un solide mais un ensemble de faces ouvertes. Si vous ne voulez pas que certains objets soient inclus dans votre construction, transformez-les en éléments de construction avec l'outil Mode de Construction.
  • Utilisez la fonction Contraintes auto (dans l'onglet Tâches) pour limiter le nombre de contraintes que vous aurez à ajouter manuellement.
  • En règle générale, appliquez d'abord les contraintes géométriques, puis les contraintes dimensionnelles, et enfin verrouillez votre esquisse en dernier. Mais rappelez-vous : les règles sont faites pour être contournées. Si vous rencontrez des difficultés de manipulation de votre esquisse, il peut être utile de contraindre d'abord quelques objets avant de compléter votre profil.
  • Si possible, positionnez le centre de votre esquisse à l'origine (0,0) avec la Contrainte de Verrouillage Sketcher ConstrainLock.png. Si votre dessin n'est pas symétrique, localisez un de ses points à l'origine, ou choisissez des nombres entiers pour verrouiller les distances.
    Dans v0.12, les contraintes extérieures (contraignant l'esquisse à la forme géométrique 3D existante comme les bords, et d'autres esquisses) ne sont pas mises en œuvre.
    Cela signifie que pour positionner un croquis par rapport à une forme géométrique existante, vous aurez besoin d'entrer les distances manuellement. Une contrainte de verrouillage à (25,75) de l'origine est plus facile à retenir que (23.47,73.02).
  • Si vous avez la possibilité de choisir entre la contrainte Longueur Constraint Length.png et les contraintes Distance Horizontale Constraint HorizontalDistance.png ou Verticale Constraint Vertical.png, utilisez de préférence ces dernières. Les contraintes Distance Horizontale et Verticale sont moins gourmandes en ressources.
  • De façon générale, les meilleurs contraintes à utiliser sont les contraintes Horizontal et Vertical, les contraintes Longueur Horizontale et Longueur Verticale, Tangente Point-à-Point. Si possible, limiter l'utilisation des contraintes suivantes : Longueur, Tangente Bord-à-Bord, Point sur Ligne, Symétrie.


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